高軌道上の冷戦

宇宙
A Cold War in High Orbit
核対衛星兵器やキネティック・デブリの脅威は、欧州の重要インフラがいかに脆弱であるか、そして戦略的自律性に限界があることを浮き彫りにしている。

2019年7月、欧州版GPSであるガリレオ衛星測位システムは、100億ユーロを投じた欧州の回答でありながら、6日間静かに機能を停止しました。原因は地上タイミングステーションでの技術的な障害でしたが、欧州が掲げる「戦略的自律」という夢が幻影のように感じられた1週間でした。米国の管理下にあるGPSネットワークにモバイル端末が自動的に切り替わったため、暴動などは起きませんでした。しかし、ベルレモン(欧州委員会本部)や欧州宇宙機関(ESA)の内部では、この出来事は恐ろしい現実を証明する管理された環境下でのデモンストレーションとなりました。それは、現代の経済が、私たちの頭上2万3000キロの軌道を回るわずか数十個の電子機器から発せられる10.23MHzの信号という、砂上の楼閣の上に成り立っているという現実です。

現在、その脅威は地上ステーションのソフトウェアのバグにとどまりません。ロシアの核搭載型対衛星(ASAT)兵器の能力に関する米宇宙軍からの最近の警告は、議論の的を理論上のデブリ管理から、意図的かつ不可逆的な軌道破壊の可能性へとシフトさせました。もし地球低軌道(LEO)で核装置が爆発すれば、それは単一国家に対する宣戦布告にとどまらず、宇宙への道を一世代にわたって事実上閉ざしてしまうような環境破壊行為となるでしょう。「デジタル10年」と環境移行(グリーントランスフォーメーション)に固執する欧州連合(EU)にとって、そのリスクはGoogleマップが使えなくなること以上に、欧州圏を支える産業・金融システムが即座に崩壊することに他なりません。

原子時計の沈黙

衛星依存に関して最も誤解されている点は、私たちが衛星を位置情報のためだけに利用しているわけではないということです。私たちはそれを「時刻」のために利用しています。フランクフルト、ロンドン、ニューヨークの主要な金融取引所はすべて、GPS、ガリレオ、グロナス(Glonass)衛星に搭載されたナノ秒単位の精度を誇る原子時計に依存して取引のタイムスタンプを記録しています。マイクロ秒が数百万ユーロの損益に直結する高頻度取引(HFT)において、同期されたタイミング信号が失われれば、壊滅的なフラッシュ・クラッシュを防ぐために市場は即座に自動閉鎖されることになります。それは、誰の目にも明らかな場所に隠された、グローバル資本主義に対する究極のキルスイッチなのです。

取引フロア以外でも、欧州の電力網は同じ信号を使用して、数千キロメートルに及ぶ高圧送電線全体の電力の位相を同期させています。このタイミング信号がなければ、送電網は不安定になります。技術者はローカル発振器で対処できますが、それにはドリフト(ずれ)が生じます。数時間のうちに、大規模な連鎖的停電のリスクは指数関数的に高まります。これこそが21世紀インフラの皮肉です。都市を「スマート」にすればするほど、5Gや自動化された物流、スマートグリッドへの依存度が高まるほど、私たちは生存の基盤を、今や射撃場と化しつつある大気圏の層に縛り付けているのです。

核ASATによる無差別の物理現象

米宇宙軍のスティーブン・ホイティング大将が宇宙空間におけるロシアの核の脅威を警告する際、それはピンポイント攻撃のことを指しているのではありません。真空の宇宙空間には空気がないため、衝撃波は発生しません。その代わり、核爆発は膨大なX線とガンマ線のバーストを放出します。これが電磁パルス(EMP)を発生させ、見通し線内にあるあらゆる衛星の内部回路を焼き切ります。しかし、真の長期的な脅威は、新しい人工放射線帯の生成です。

地球の磁場は、そのような爆発によって生じた高エネルギー電子を捕捉し、地球低軌道のすべての衛星が1日に何度も通過せざるを得ない強力な放射線帯を作り出します。軍事用に「強化(ハードニング)」された衛星でさえ、これほど過酷な絶え間ない放射線に長く耐えられるようには設計されていません。数週間から数カ月以内に太陽電池パネルは劣化し、プロセッサはビット反転を起こし、軌道上の全域は死んで転がり続ける金属の墓場と化すでしょう。欧州にとって、これは二重の打撃です。安全な通信を提供するために設計されたIRIS²多軌道コンステレーションのような現在の中核プロジェクトは、当初の予算では想定されていなかった過酷な環境下で誕生することになります。

このような兵器の悲劇は、その特徴(シグネチャー)のなさにあります。特定の標的を攻撃するキネティック(物理的)なミサイルとは異なり、核による強化放射線帯は差別なくすべてを破壊します。それは、敵を苦しめるために砂漠で唯一の井戸に毒を入れ、結局自分自身もそこから飲まなければならなくなるような、軌道上の行為に他なりません。

デブリの罠とケスラーシンドロームの悪夢

欧州の産業政策は、この点で特に脆弱です。「EU半導体法」や半導体主権への取り組みは、データが空から自由に流れ込むことを前提としたハイテク経済を養うために設計されています。もし地球低軌道がデブリに満ちた荒れ地と化せば、肥料の使用量を最大20%削減する「精密農業」のために欧州全域の農場に配備されている数千のセンサーは、突如として高価な庭の置物と化してしまいます。グリーンディールが依拠している衛星由来のメタン追跡や炭素モニタリングも消滅し、欧州圏は自らの環境目標すら見失うことになるでしょう。

さらに、欧州の打ち上げ能力は現在、危ういほど脆弱な状態にあります。アリアン5の退役、アリアン6の遅延、そしてロシアのソユーズロケットへのアクセス喪失により、欧州宇宙機関は現在、気象衛星が故障しても自力で代替機を打ち上げることすらできない状況にあります。技術者も野心もありますが、打ち上げ能力はイーロン・マスクに依存してしまっています。宇宙戦争というシナリオにおいて、Falcon 9の空きを待つことは、国家安全保障上の戦略としては成立しません。

地上バックアップは構築できるか?

ブリュッセルにとって明白な疑問は、「なぜプランBを構築してこなかったのか」ということです。その答えは、コストと物理的制約にあります。地上送信機(eLoranとして知られる技術)を使用してガリレオネットワークのカバー範囲を再現するには、数千基のタワーと数十億ユーロの投資が必要ですが、そのシステムは精度が低く、妨害も容易です。英国や一部のEU加盟国は地上バックアップのアイデアを検討してきましたが、資金は常に、より目に見えるプロジェクトへと転用されてきました。私たちはレジリエンス(回復力)と引き換えに効率性を追求してきましたが、そのトレードオフの代償は、西側の最大の強みであるハイパーコネクティビティが、同時に最も狙われやすい急所でもあることに気づいた地政学的アクターによって、今まさに脅かされています。

もし今日、衛星が機能停止すれば、最初に気づくのはスマホのGPSの沈黙でしょう。次にATMから現金が出なくなり、衛星リンクされた物流のジャストインタイム配送に頼っている食料品店では、48時間以内に棚が空になり始めるはずです。一部の危機論者が示唆するように19世紀に戻るわけではありません。もはや操作方法すら忘れてしまった19世紀のシステムを、21世紀の社会が必死に動かそうとする事態になるのです。私たちが築き上げた世界の取扱説明書は、アクセスするために衛星を必要とするクラウドの中に保管されているのです。

欧州には危機を管理するための規制や指令、ホワイトペーパーが存在します。ただ、軌道上の衛星を修理するための予備ロケットに、どの加盟国が資金を出すかという合意ができていないだけなのです。

Mattias Risberg

Mattias Risberg

Cologne-based science & technology reporter tracking semiconductors, space policy and data-driven investigations.

University of Cologne (Universität zu Köln) • Cologne, Germany

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Readers Questions Answered

Q 核による衛星攻撃(ASAT)は、既存の軌道インフラにどのような影響を与えますか?
A 宇宙空間での核爆発は電磁パルスを発生させ、電子回路を即座に焼き切ります。初期の爆発に加え、地球の磁場が高エネルギー電子を捕らえ、人工的な放射線帯を形成します。この強烈な放射線はソーラーパネルやプロセッサに累積的な損傷を与え、最終的にはその領域を通過する強化された軍事衛星でさえも機能停止に追い込みます。この無差別な影響により、どの国が打ち上げた装備であるかに関係なく、軌道上の空間は死んだハードウェアの墓場と化してしまいます。
Q なぜ航法衛星からの時刻信号が現代の地上システムにとって不可欠なのですか?
A 単なる位置情報の追跡にとどまらず、衛星はグローバルなインフラを同期させるために必要な超高精度の原子時計信号を提供しています。金融市場はこれらのタイムスタンプを使用して高頻度取引を調整し、電力網はそれらに依存して数千キロメートルにわたる電力の位相を揃えています。この時刻同期が失われれば、自動取引システムはクラッシュを防ぐために停止し、電力網は壊滅的な不安定状態に直面するでしょう。これらのシステムを地球上で維持するには、時間の経過とともに時刻のズレが生じやすい複雑な局所発振器が必要となります。
Q 衛星航法システムの地上バックアップを構築する上での主な障壁は何ですか?
A eLoranのような地上代替システムの導入には、重大な財政的および技術的なハードルがあります。衛星コンステレーションが提供するカバレッジに匹敵させるためには、国は数千基もの地上送信塔を建設・維持する必要があります。これほど多大な投資を行っても、地上システムは衛星信号より精度が低く、局所的なジャミング(妨害電波)を受けやすいという性質があります。こうした制限により、グローバルな衛星ネットワークの物理的なバックアップは、現代のハイテク経済にとって高コストで技術的に劣る解決策となってしまいます。
Q 宇宙ゴミ(スペースデブリ)は、ヨーロッパの環境・農業イニシアチブにどのような影響を与えますか?
A ヨーロッパの「欧州グリーンディール」や「デジタル10年」の目標は、環境変化の監視や産業の最適化において、宇宙ベースのデータに大きく依存しています。精密農業では、衛星データを使用して肥料の無駄を最大20%削減しており、また専用のセンサーが軌道上からメタン漏れや炭素排出量を追跡しています。もしデブリや放射線によって軌道領域が使用不能になれば、欧州連合は環境規制のための主要な手段を失い、気候目標や産業効率化の目標達成が著しく困難になるでしょう。

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